印染企業(yè)是排污大戶(所產(chǎn)生的廢水約占整個工業(yè)廢水的35%),也是用水大戶。隨著排放標準的日趨嚴格和水費的不斷上漲,印染廢水深度處理和回用問
題已越來越引起了人們的重視。
1 常規(guī)的印染廢水深度處理方法
印染廢水量大,除有機污染物量較大、色度深外,含鹽量高,這一特點往往被忽視.常規(guī)的印染廢水深度處理方法:(1)物理法,主要是過濾和吸附法(包括砂濾、纖維球過濾和活性炭吸附等) ;(2)高級氧化法有化學氧化法、電化學氧化法、光催化氧化等,但僅能去除廢水中難降解的有機物和色度,不能降低回用水中的含鹽量,限制了處理后的水回用。
2 除鹽的必要性
在紡織物的生產(chǎn)過程中會加入大量的無機鹽類物質,如碳酸鈉、小蘇打(碳酸氫鈉)、多聚磷酸鈉、食鹽(氯化鈉)、元明粉(硫酸鈉)、保險粉(連二硫酸鈉)等,使用后都基本轉移到廢水中,是廢水的主要污染物.如不進行脫鹽處理,則水中鹽類物質量會積累到相當大,影響水的回用.有研究表明,印染用水的電導率超過3000 uS/cm,即含鹽量約大于2 000 mg/L時,鹽容易在織物上產(chǎn)生斑跡,影響產(chǎn)品的質量。其次,含鹽量過高,對廢水生化處理產(chǎn)生不良影響,甚至使污水處理系統(tǒng)崩潰.不回用的工業(yè)廢水處理出水中總含鹽量為2 000 mg/L(以總溶解性固體TDS表示),回用率80%。循環(huán)一次后系統(tǒng)的TDS將增加到3 400 mg/L,二次循環(huán)后將增加到4 560 mg/L,多次循環(huán)后,回用水中的TDS將導致生產(chǎn)無法正常進行。因此,當污水回用率較高時,若要長期保持生產(chǎn)及廢水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,必須進行脫鹽處理。
3 國內(nèi)外印染廢水回用處理中的除鹽技術
目前國內(nèi)已用的除鹽工藝有離子交換除鹽技術和膜分離技術。離子交換技術的研究和應用已有報道,而膜分離技術在印染廢水回用上的應用還停留在試驗階段。
3.1 離子交換法
離子交換法是借助離子交換劑上的離子和廢水中離子進行交換反應而去除水中有害離子的方法.在廢水處理中,主要用于回收和去除廢水中的一些金屬離子。離子交換用于除鹽可使出水幾乎不含離子,采用離子交換除鹽,設備較簡單、投資費用低且操作容易控制,但廢水含鹽量高于一定值時,會很快達到樹脂的交換飽和容量,再生周期短,需消耗大量的再生藥劑,沖洗水用量加大,使處理成本增加而且操作繁瑣,從經(jīng)濟角度看,采用離子交換脫鹽,水的含鹽量不宜超過500 mg/L。另外,廢水中含油類或有機物量較高易造成樹脂污染,導致樹脂很快失效,必需復蘇或更換后才能繼續(xù)使用.所以,目前離子交換法用于印染廢水除鹽是和物理或化學方法聯(lián)用,以保證最大限度地發(fā)揮離子交換的優(yōu)勢。
黃瑞敏等采用生物曝氣濾池(BAF)→精密過濾器→陽離子交換→陰離子交換工藝處理回用經(jīng)物化處理后的印染廢水,使原水的無機鹽質量濃度(以硫酸根為代表)從400 mg/L降低到180 mg/L,硬度(以CaO計1從100 mg/L降低到50 mg/L,處理水與新鮮水以體積比1:1混合,除用于配制染料用水外,可滿足染整生產(chǎn)的水質要求.回用成本僅為0.3~0.4元/t,回用處理設施的投資費用約為700元/t,經(jīng)濟效益和環(huán)境效益十分可觀。
臺灣LIN S H和CHEN M L采用電化學→混凝→離子交換的方法處理和回用經(jīng)過二級處理的印染廢水。電化學和混凝去除色度、濁度(NTU)和化學需氧量(COD);離子交換是進一步降低廢水COD、Fe離子質量濃度、電導率和總硬度,不同操作單元的水質變化結果如表1所示。離子交換的主要作用是去除無機鹽,電導率、硬度、堿度、TDS去除率、出水水質好于回用標準。
3.2 膜分離
膜分離法是利用特殊的薄膜對液體中的某些成分有選擇性的透過而進行分離的方法。
3.2.1 反滲透法(RO)
反滲透法廣泛用于淡水生產(chǎn)和污水治理.裝置是以分子擴散膜為遞質,以靜壓差為推動力來分離水溶液中的物質.與電滲析法相比,經(jīng)濟上有顯著的優(yōu)越性:電能效率較高、能耗低,相同進水條件下,反滲透法單位能耗僅為前者的1/10~1/5,反滲透法對城市二級處理出水的脫鹽率>90%,水的回收率約為75%,COD、BOD去除率>85%,還能有效去除印染廢水中離子性物質,出水能達到無色和低鹽度。
3.2.2 納濾法(NF)
納濾是利用半透膜在外壓推動下實現(xiàn)水溶液中某些組分選擇性透過的分離技術.納濾膜本體帶有電荷,使得截留分子質量僅為數(shù)百的納濾膜也可脫除無機鹽(在很低的壓力下仍具有較高的脫鹽性能)。納濾可去除90%~95%的三氯甲烷中間體(THM)、85%~95%的硬度和70%以上的一價離子,在軟化水的同時還能減少總溶解固體(TDS),納濾對一價陽離子和分子質量<150的有機物去除率低,但對二價和高價陽離子及分子質量>200的有機物質的選擇性較強,并可完全阻擋直徑>1 nm的分子, 蚋濾要求進水幾乎不含濁度,一般污染密度指數(shù)(SDI1≤3,在印染廢水的回用處理中,僅適用于砂濾、微濾甚至超濾預處理后的水質。
3.2.3 微孑L過濾及超濾(MF、UF)
微濾與超濾運行壓力低,僅為70~200 kPa,微濾與超濾的重要區(qū)別在于孔徑的大小不同,均可截留水中膠體和細菌及病毒等超細污染物.微濾去除印染廢水中耗盡染料和漂洗副產(chǎn)品物中殘留的膠狀染料,與傳統(tǒng)工藝中的遞質過濾處理相當 超濾能有效去除顆粒物質和直徑>10 nm的細菌、病毒和蛋白質,超濾和微濾均屬過濾工藝,在印染廢水回用中,常作為納濾和反滲透的預處理工藝。
以膜分離技術為主的回用工藝中,超濾膜分離技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝中的沉淀、過濾單元,以生物反應器和膜分離有機結合的膜→生物反應器是一項有前途的廢水回用處理系統(tǒng).意大利A.Rozzi等曾采用微濾、納濾、反滲透3種膜進行中試,流程如下:印染廢水經(jīng)生化處理后出水→微濾→納濾/反滲透→回用,微濾作為納濾和反滲透的預處理工藝,可以降低廢水中的膠體和懸浮固體質量濃度、減少膜污染并保證足夠長的運行周期,經(jīng)反滲透和納濾后的水質如表2所示。從表2可以看出,納濾和反滲透對印染廢水中的無機鹽和COD去除效果較好,但反滲透的除鹽效果明顯好于納濾。